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在半導(dǎo)體制造行業(yè)，精密工藝控制對于確保產(chǎn)品質(zhì)量和提升生產(chǎn)效率非常重要。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）技術(shù)作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在薄膜沉積工藝中扮演著重要角色。通過利用等離子體中的活性粒子促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，PECVD能夠在相對低溫的環(huán)境下生成高質(zhì)量的薄膜。然而，該過程對氣體流量的精確調(diào)控要求極高。在這種情況下，MFC2000系列氣體質(zhì)量流量控制器憑借其卓越的精度、穩(wěn)定性及強(qiáng)大的控制能力，成為半導(dǎo)體PECVD工藝不可或缺的一部分。 在PECVD工藝流程中，MFC設(shè)備能夠精準(zhǔn)地測量并調(diào)整進(jìn)入反應(yīng)室的氣體流量，保證反應(yīng)氣體供給的準(zhǔn)確性。這對于控制薄膜厚度、均勻性以及提高沉積速率尤為關(guān)鍵。MFC采用先進(jìn)的流量傳感技術(shù)和比例閥控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對氣體流量的精細(xì)調(diào)節(jié)。它能實(shí)時(shí)監(jiān)控流體流量的變化，確保PECVD過程的穩(wěn)定性和一致性，有助于及時(shí)識別并解決潛在的設(shè)備問題，保障設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。 一、PECVD 基本原理 在低氣壓下，利用低溫等離子體*在工藝腔體陰極產(chǎn)生輝光放電，通過輝光放電或加熱體使襯底升溫至預(yù)定溫度，通入適量工藝氣體，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)在樣品表面形成固態(tài)薄膜。 低溫等離子體*，指包括電子、各種離子、原子和自由基的混合體，體系中物質(zhì)非完全電離，電子溫度遠(yuǎn)高于離子溫度，但宏觀表現(xiàn)上溫度相對較低，總體處于非熱平衡狀態(tài)，故又稱為非平衡態(tài)等離子體。 
反應(yīng)過程中，氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入工藝腔體擴(kuò)散至襯底表面，在射頻源激發(fā)的電場作用下分解成電子、離子和自由基等，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成形成膜的初始成分和副反應(yīng)物，以化學(xué)鍵形式吸附到襯底表面形成晶核，晶核生長成島狀物再形成連續(xù)薄膜，副產(chǎn)物從膜表面脫離并在真空泵作用下排出。 二、PECVD 基本分類 按照等離子體發(fā)生的頻率來分，PECVD 中所用的等離子體可以分為射頻等離子體（Radio Frequency Plasma）和微波等離子體（Microwave Plasma）兩種。目前，業(yè)界所用的射頻頻率一般為 13.56MHz。射頻等離子耦合方式通常分為電容耦合（CCP）和電感耦合（ICP） 兩種。
目前 PECVD 主要應(yīng)用雙頻電源，由 400kHz 和 13.56MHz 構(gòu)成，兩個(gè)電源最高功率均為 3000W。相比于單一電源，高頻和低頻相結(jié)合的雙頻驅(qū)動可以顯著地降低啟輝電壓，更有利于獲得穩(wěn)定的等離子體源，減弱帶電粒子對沉積襯底的轟擊及額外損傷，提高了工藝自由度。雙頻電源系統(tǒng)可選工作模式：①高低頻同時(shí)作用于反應(yīng)室，高頻為主，低頻調(diào)制為輔；②高低頻交替作用于反應(yīng)室，可以快速切換；③高低頻單獨(dú)作用于反應(yīng)室，獨(dú)立控制工作。 三、PECVD 基本結(jié)構(gòu)
1）真空和壓力控制系統(tǒng)：包括機(jī)械泵、分子泵、真空閥、真空計(jì)等。為減少氮?dú)狻⒀鯕饧八魵庥绊懀捎酶杀煤头肿颖贸闅猓杀贸榈驼婵毡苊庥蜌馕廴净肿颖贸楦哒婵眨魵饽芰?qiáng)。 2）淀積系統(tǒng)：由射頻電源、水冷系統(tǒng)、襯底加熱器等組成，是 PECVD 的核心部分。射頻電源使反應(yīng)氣體離子化，水冷系統(tǒng)為泵提供冷卻并在超溫時(shí)報(bào)警，冷卻水管路采用絕緣材料。加熱器使襯底升溫除雜質(zhì)，提高薄膜與襯底的附著力。 3）氣體及流量控制系統(tǒng)：氣源由氣體鋼瓶供氣，經(jīng)氣柜輸送至工藝腔體，采用質(zhì)量流量控制器精確控制氣體流量。 下面來自ISweek工采網(wǎng)代理美國SIARGO的一款高精度，量程范圍寬可選的MEMS氣體質(zhì)量流量控制器MFC2000系列。 MFC2000系列質(zhì)量流量控制器采用公司專有的MEMS Thermal-D操作TM熱量傳感技術(shù)與智能控制電子設(shè)備，這種獨(dú)特的質(zhì)量流量傳感技術(shù)消除了一些擴(kuò)散率相似的氣體的氣體敏感性，并允許在編程后進(jìn)行氣體識別。本產(chǎn)品可用干動態(tài)范圍為100:1的過程控制，其控制范圍為0.1至0.8MPa(15至120 PSL)的壓力和0至50℃的補(bǔ)償溫度。量程在50mL/min到200L/min不同范圍可選，帶有數(shù)字RS485 Modbus通信和模擬輸出。 該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)便于更換機(jī)械連接器，標(biāo)準(zhǔn)連接器可選雙卡套、VCR或UNF，其他定制連接器可根據(jù)要求提供。SIARGO的MFC2000質(zhì)量流量控制器在PECVD設(shè)備中具有很重要的作用，可以精準(zhǔn)測量和控制氣體流量的大小。 |
